مطالعه میزان تغییرات مدول یانگ و مقاومت شکست در ساختارهای کامپوزیت پلیمری دوتایی بر پایه‌ی پلی‌یورتان براساس بارگذاری تنش-کرنش جهت کاربرد در مهندسی بافت عروق خونی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی شیمی و زیست پزشکی، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 دانشیار مهندسی شیمی و زیست پزشکی، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

3 استادیار مهندسی پزشکی، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران.

4 استاد مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

10.22060/mej.2019.16159.6288

چکیده

بیماری مربوط به عروق کرونر قلب از مهم‌ترین بیماریهای قلبی و عروقی است. پیوند اتوگرافت درمان متداول این بیماریست که در بسیاری از بیماران به‌دلایل مختلف قابل استفاده نیست. از ‌این رو داشتن جایگزین‌های مطلوب در این زمینه امری اجتناب‌ناپذیر است. مهندسی بافت در مقیاس نانو می‌تواند منجر به توسعه‌ی جایگزین‌های زیست‌سازگار گردد و عملکرد بافت آسیب‌دیده را تا حدامکان حفظ کرده و یا بهبود بخشد. مهندسی بافت عروق خونی می‌تواند به‌عنوان یک نگرش امیدوارکننده جهت ساخت عروق مصنوعی مطرح شود. ساختارهای نانوالیافی به دلیل توانایی بالا در شبیه‌سازی ماتریس برون‌سلولی(ECM) و ایجاد تطابق بین خواص مکانیکی در داربست‌های رگی مصنوعی با عروق طبیعی، به‌عنوان بسترهای بالقوه جهت کاربردهای مهندسی بافت عروق مطرح می‌شوند. هدف اصلی پژوهش پیش‌رو ساخت و بهبود خواص مکانیکی داربست‌های رگی مصنوعی با ساختارهای کامپوزیت دوتایی، با استفاده از نانوالیاف پلیمرهای پلی‌یورتان، پلی‌اتیلن‌ترفتالات و پلی‌کاپرولاکتون، به روش الکتروریسی آمیخته می‌باشد. تمام ساختارها از نظر ریخت‌شناسی (SEM، FTIR) خواص مکانیکی (تنش، کرنش، مدول‌یانگ) مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. محدوده‌ی تغییرات تنش و مدول یانگ در ساختارهای PCL/PU و PET/PU به‌ترتیب 39/0 ± 66/2 تا 20/3 ±05/19 و 09/0± 18/3 تا 42/3 ± 23 مگاپاسکال به‌دست آمده است. همچنین محدوده تغییرات میانگین قطر الیاف و تخلخل در ساختارهای کامپوزیتی به ترتیب (94 ± 343 تا 83 ± 382 نانومتر) و (12/3 ± 60/58 تا 70/1 ± 0/81 درصد) گزارش شده است. بررسی ساختار و خواص مکانیکی داربست‌های ساخته شده نشان می‌دهد ساختار کامپوزیتی طراحی شده و بخصوص ساختار PET/PU می‌تواند دستاورد مناسبی جهت کاربردهای مهندسی بافت عروق خونی باشد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of the Young's modulus and failure strength of binary polymer composite structures based on polyurethane based on stress-strain curve for tissue engineering vascular graft application

نویسندگان [English]

  • Nafiseh Jirofti 1
  • Davod Mohebbi-Kalhori 2
  • Afra Hajdizadeh 3
  • Abdolreza samimi 4
1 Chemical Engineering Department, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Chemical Engineering Department, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Department of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
4 aC Chemical Engineering Department, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

.The artery diseases such as the coronary arteries are of the important cardiovascular diseases. The autograft as a common surgical is the main treatment for this problem, but in many patients, the autografts are not. So, due to a large number of requirements, it needs to find suitable replacements for diseases of blood vessels. Tissue engineering at the nanoscale level is a promising approach to the design and fabrication of artificial blood vessels. Nanomaterial structures are highly contributive in tissue engineering vascular scaffolds (TEVS) due to their ability in mimicking the nanoscale dimension of the natural extracellular matrix (ECM) and the existing mechanical match between the native vessel and the scaffold. The aim of this research was developing and mechanically improving nano-fibrous composite scaffolds using blend electrospinning methods with different ratios of the polyethylene terephthalate (PET), polyurethane (PU) and polycaprolactone (PCL). The morphological and mechanical properties all structures were evaluated using SEM, FTIR and tensile properties. The neat and composite structures were completely intact with randomly oriented fibers and without any beads. Results showed that the average fiber diameter, porosity, stress and Young’s modulus changes’ range in composite structures (PCL/PU and PET/PU) obtained 343 ± 94 to 382 ± 83 nm, 58.6 ± 3.12 to 81 ± 1.7 %, 2.66 ± 0.39 to 19.05 ± 3.2 MPa and 3.18 ± 0.09 to 41.4± 3.31 MPa, respectively. The fabricated scaffolds and especially PET/PU structure exhibited suitable mechanical and biological properties and clinical requirements as a small-diameter vascular graft.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Composite structure
  • Mechanical Properties
  • artificial blood vessels
  • Electrospinning
  • Tissue engineering